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LLC矿机电源家用可还行?长城巨龙2000w拆解研究

2023-06-19 06:04:37  来源:QSY

当年120元捡来的长城巨龙1250w电源,已经稳定服役4年有余。期间历经数次魔改升级,就连风扇自启停这最后一块短板也已补齐,再无折腾空间,是时候转战新平台了,于是乎目光重新聚焦在本轮矿难中的明星矿电——长城巨龙2000w。

关于这款矿渣,目前网络上内容寥寥,也许是功率太大,也许是价格更高,远没有两朝元老矿龙1250有排面,本文就专门来聊聊它,看看是否适合捡来回来家用,全当抛砖引玉。


【资料图】

1.便宜又大碗的矿龙

自古长江后浪推前浪,本轮矿潮中,面对八卡3070/3080如狼似虎的功耗,前辈矿龙1250w早已力不从心,在一众新世代矿电中,最有牌面的依旧还是那个熟悉的矿龙,只不过这次已经来到了2000瓦级别。

长城巨龙2000w,完整型号GW-EPS2000BL(90+),80Plus金牌认证,全新的拼夕夕最低900多,矿渣在海鲜市场,按品相大概300-400块。和已经二进宫的矿龙1250w相比,锻炼时间更短(普遍21年出厂),架构更新(LLC全桥),功率更大,且用料做工也更好(见下文拆解)。

秉承长城的传统艺能,矿龙2000w依旧是单路12V供电,考虑到每个模组接口和模组线的载流限制,铭牌上标注成多路每路25A。10路12V的接口,CPU/显卡模组线通插,那些要求3 x 8Pin CPU供电的主板也能支持。5个SATA供电接口,配合标配的一分三电线,理论上可给15个硬盘供电。

2.矿龙2000拆解及元件盘点

LLC架构电源在家用PC上早已普及,但在矿场中,双管正激依旧是绝对主力。作为数不多的LLC架构矿渣,长城巨龙2000w的内部设计和做工究竟如何,下面就来拆解盘点一下。

除掉外壳,LLC架构带来的好处凸显,相比双管正激的矿龙1250w,最大的变化就三件:整洁!整洁!还是XXX的整洁!

用料方面,也提升了一个档次,核心部位全部使用倭系电容,主电容使用尼吉康LGL系列450V560uf 105°C,两颗并联组成1120uf,0.56uf/W符合长城一贯的尿性,保持时间只能说是够用,有待后期自己更换。

12V输出滤波电容采用日化PSG系列16V 2200uF,在105°C时依然拥有20000小时设计耐久,按日常负载温度使用,几乎不可能用坏。3.3/5V DC-DC板输出部分用了6颗富士通16V 820uF,模组接口板上还有26颗16V 270uF作为各路输出电压的辅助滤波。

功率元件方面,简单清点:

整流桥:两颗LL25XB60并联,600V 25A。 PFC mos管:两颗英飞凌IPW60R060C7,650V 35A 60mΩ。 PFC二极管:Cree C3D10060A,600V 14.5A。 LLC mos管:四颗安森美FCH104N60F 600V 37A 104mΩ,组成全桥。 次级同步整流mos管:八颗富鼎AP9992GP并联,60V 180A 2.99mΩ。

次级散热片尺寸明显的单薄,预示着同步整流电路发热量不高,后续测试中将验证这点。

矿龙2000w控制方案使用了主流的CM6500+CM6901,待机芯片为TNY278PN也十分常见。3.3/5V小板为长城电源的通用模块,DC-DC控制芯片为APW7159C。至于不常用的-12V供电,由一颗APW7080通过DC-DC实现。保护电路ic为ST9S429-SG14,图片堆太多影响阅读体验,这里就不一一放出。电路元件介绍完,下面就该通电盘一盘了。

3.捡回家用可还行?成也LLC,败也LLC

矿电家用,最大问题就是设计功率实在太高,捡回家里,在低负载时很难有比较理想的转化效率。

在80Plus官网查了矿龙2000w的认证测试报告,典型转化效率(50%负载)达到93.02%,平均转化效率91.73%,拿到230V金牌认证。10%负载效率87.42%还算不错,不过功率也已高达200w,而大多数家用电脑系统空闲功耗也就几十w,此时矿龙2000w的表现到底如何呢?

由于没有电子负载仪,只能用实机测试,自用硬件平台比较丐,正好用来实现低负载工况:

CPU:R5-5600 PBO4.65GHz 曲线优化-30 主板:TUF X570-plus RAM:16G x 2 @3200MHz 显卡:1660ti 硬盘:1T M2 SSD + 4T HDD x2 风扇:CPUx2,机箱x4,PWM自动调速,系统空闲时全部不超过500rpm 电源:矿龙2000w,矿龙1250w(作为对比)

具体测试环节,不感兴趣可以跳过,后面有数据图表汇总。先说结论:极轻负载时,损耗相当大。

测试环节1:满载双烤工况

看了上面这套令人落泪的配置,能压榨出多少功耗,相信各位心里也大致有数了吧,先来个双烤压压惊。

土炮测试法,专门买来个功率插座,用来显示输入功率。在整机负载不变的情况下,通过对比输入功率的差异,可以判断出两种架构电源的转换效率的高下。好吧我承认,捡矿电纯粹是为了好玩,没有任何实际功率需求,双烤满载才270w多点,难怪每月电费这么少。

双烤负载,仅达到了矿龙2000w的13.6%,矿龙1250w的21.9%,实测输入功率矿龙2000w稍微低那么一丢丢,LLC架构凭借高转化效率优势略微胜出,当然也不排除是测试误差。

测试环节2:开机进桌面,系统闲置工况

其实这个环节才是我一直想测试的。大功率LLC架构的硬伤,就是空载/轻负载时的稳定性和转化效率较差,想完全弥补必须在开关管和变压器上付出巨大的成本代价,这也是我对矿龙2000w最担心的地方,毕竟为矿而生,因矿扬名,能力大砖飞,未必能米上刻字。

开机进桌面,系统空闲,CPU/GPU纷纷降频节能,大功率LLC电源的短板,就要开始显现了。如图可见,相同的硬件平台,矿龙2000w的输入功率比矿龙1250w高了3w左右,转化率开始落后。此时LLC mos管温度31.4℃,比之前双烤时的28.3℃还高,狐狸尾巴就要露出来了。

于是乘胜追击,为了进一步降低负载,把机箱里两个HDD断电,只保留CPU+独显+M2 SSD的最小组合,通过AIDA64记录结果估算,此时整套平台的实际负载大概也就35-40w。再来对比输入功耗,果不其然,矿龙2000w这是要翻车啦。

矿龙2000w在实际负载减小的情况下(少两个HDD),输入功率反而飙升到70w,电源开始发热,风扇转速增加,LLC mos管温度最终稳定在68℃。相比之下,矿龙1250w此时的输入功率仅为50w,而矿龙2000w相当于把额外20w用在了发热上,可见此时的电源效率有多低。

如果,再进一步降低负载呢?想必,离炸管怕是不会太远了,出厂时长城应该做过0负载测试吧。LLC拓扑的结构特点,轻载时工作频率应该是比较高的,如果MOS管的结电容较大,可能实现不了零电压开通(ZVS),从而导致MOS损耗过大,极端情况时温升过高会炸管。

结论:只要不是“巨马拉童车”,还算一条好汉

归根结底,还是有限成本下,设计的侧重点问题。是轻载稳定高效,还是满载稳定高效?显然矿龙2000w果断的选择了后者。这几乎也是所有大功率LLC电源的通病,鱼与熊掌不能兼得,除非往死里堆料。即使神级存在的华为3000w氮化镓钛金1U服务器电源,在垃圾佬手中,依旧流出了轻载炸机的传说。

经本人粗略估测,一旦负载端大于45w左右,矿龙2000w马上又能生龙活虎,LLC电路又回到高效工作区间,全桥MOS管进入软开关状态,几乎不发热,管子温度瞬间降低。所以,建议使用空闲功耗大于45w的配置,已避开矿龙2000w的极轻载低效区间,这样使用起来才会比较舒服。

列举几个典型适用人群:

E3/E5鸡血神教、A卡矿渣拾荒人。八核以上CPU + 独显,超频爱好者。常规配置 + 多HDD,别墅管理员。多卡跑AI,炼丹大师。

核显机千万别来凑热闹,巨马拉童车,必翻无疑!

引申话题:LLC全桥和半桥之争

有不少朋友认为全桥一定比半桥好,其实未必,两种方案各有所长,要看具体应用场景。

全桥:电路结构上,更容易实现高功率,但需要4个管子,正规渠道采购mos管很贵,明显成本高呀。

半桥:只用2个管子,损耗小发热减半,还便宜,这也是为什么现在消费级PC电源,多是半桥的原因。缺点嘛,变压器输入电压比全桥低一半,想做出高功率,设计难度远比用全桥大,在变压器上还必须用好料。

PCEVA论坛的大佬Mufasa,曾做过33款电源的轻负载效率测试《大功率LLC电源,极轻负载下待机发热问题研究》,根据数据分析可见,大功率全桥明显吃亏,小功率半桥占尽优势。可惜这帖子后来断更了,甚是遗憾。

矿龙2000w为了混迹黑砖窑选择了全桥,而同为长城品牌的猎金部落G20、N20则用了半桥方案,还带风扇启停,明显更适合日常家用,只是没有垃圾可捡。B站UP主“评测哥”做过N20的专业测试,感兴趣可以去看看,那表现相当流逼。

Bouns:待机功耗测试

电源通电,电脑未开机,此时电源内仅有待机电路工作为主板供电,矿龙2000w小胜。

4.改造计划:一个不成熟的想法,注定了悲伤的结局

极轻载发热问题,其实算不上大毛病,完全可以规避。无奈本人强迫症又犯了没控制住,研究起了旁门左道,妄图扭转乾坤。既然要降温提效,目标就直指全桥mos管,经过网上寻觅已知的矿龙2000w样本,根据生产批次不同,此位置共使用了三种物料:安森美FCH104N60F、Vishay G33N60EF、富鼎AP65SA074FWL。

查了三个管子的datasheet,都是600V 30多A的级别(与LLC相关的核心参数已整理成表格),发现FCH104N60F内阻居然是最大的,如果换成内阻更小的型号,是不是就可以在降低损耗减小发热了?

按道理这个管子是不能随便更换的,但长城自家不同批次用过的物料,应该都落在设计参数容忍范围内吧。于是马云家走起,内阻最低的AP65SA074FWL有些冷门不好买,G33N60EF还是买到了。

几天之后快递到手,G33N60EF管子目测应该不像假货,于是着手更换。拆管子时,变压器正面标签也能看到了,顺手还测了测变压器初级绕组、谐振电感的实际电感量。由于是在线测量,结果会有些许偏差,详见上图。

顺路拆下来的大电容也出个镜,原机450V 560uF,虽经过锻炼,但从实测结果看,完全没必要更换。跟400V 680uF电容做个对比。手里这台矿龙2000w实测FPC电压为376V,原机用450V耐压的大电容,预留了相当多的冗余空间,足够安全。

LLC电源,最大技术门槛就是谐振电路的参数设计。开关管、谐振电感、变压器需围绕设计参数进行匹配、牵一发而动全身。可惜道理总是明白的太晚,残酷的现实,证明这次自己还是天真了,按照长城已经用过的物料进行代换,居然,还是炸了。。。(G33N60EF管子装机留念)

事件回放:换好管子上机通电,待机5V电压正常,满心欢喜按下开机,霎时间红光漫天,伴着雷鸣炸响,一团青烟腾空而起。电源裸板就近在眼前,这一炸蹦的我头晕耳鸣,好似被扔了颗小号爆震闪光弹。

马后炮推测:被矿龙1250历次粗暴无脑缩水的惯性经验,影响了我的判断力。长城2000w工厂在替换开关管时,可能还真调整了外围电阻,死区时间按照mos管结电容特性做了匹配,所有只换管子不调死区时间才会炸。(或者另一种可能,我买的是假管子)

一个不成熟的想法,注定了悲伤的结局。换回原来的mos管,开机掉电保护,测量发现次级同步整流管也击坏了,由于没有零件替换,焊台功率有限拆焊也吃力,准备寄给B站东辰大佬上电视了,让这个矿龙继续发挥余热,警示后人,也博大家一笑。

长城祖传悦轮12V 0.7A滚珠轴承风扇,老化之后噪音明显,新料已备好,静待电源修好归来之日继续改造。

总结Q&A:

问:矿龙靠谱吗?答:大厂正规产品,那是相当靠谱

论捡垃圾,自然需要独具慧眼,矿龙系列是矿电中屈指可数的正规军。长城本身就是国家队,常年为服务器/品牌机做OEM,以及给海盗船、海韵和其它乱七八糟品牌做ODM,顺路才搞搞自有品牌。

矿龙系列可靠性优秀,保护电路完善,即使后期缩水,表现依旧比鑫谷、航嘉的同类产品强,又经过矿老板实操检验,可谓吾辈垃圾佬最爱。几款矿电在海鲜市场的价格、销量差距,也从侧面印证了这一情况。

至于害怕炸机一波带走的,只能说,没点动手能力和电路知识,就别跟风捡垃圾了。

问:可以捡回家吗?答:核显用户别碰

矿龙2000w硬件设计侧重于高效重载工况,受成本限制,极轻负载段效率低,发热大,不适合核显垃圾佬超大功率的LLC电源,极难做到极轻负载时的高转化效率,核显用户要谨慎选择。(也许这本身就是个伪命题)

问:和矿龙1250比如何?答:结构新、用料好,性价比差不多

矿龙1250w可谓双管正激电源最后的辉煌,放到当下依旧宝刀不老。只是早已名声外显,价格被炒起来了,二进宫的老矿渣都比当年卖的贵,到手还得整备后才能安心用,至于那些成色好的近期货,坐地起价走起。

矿龙2000w问世比较晚,用料和设计规格明显高于矿龙1250,更耐操。海鲜市场普遍21年出厂,品相好,锻炼时长最多半坤年,功率过大鲜有人问津,目前就卖300多,最近还略有跌价的趋势,唯一缺点是对极轻负载用户不友好。

两者论性价比,伯仲之间。该选哪个?小孩子才做选择题,成年人当然是全都要!

至于魔改矿龙1250,那是另一个精彩故事,如果大家喜欢,改天可以再开一篇聊聊。

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